СПбГУ

Санкт-Петербургский государственный университет

ФИЗИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

                                                   

6. Голографическое обращение волнового фронта

 

Идея о представлении монохроматической волны в виде совокупности плоских волн позволяет легко понять принципы, лежащие в основе любого метода ОВФ: для обращения произвольной волны достаточно обратить каждую из составляющих ее пространственных гармоник. В принципе это можно было бы сделать, использовав множество обыкновенных плоских зеркал, каждое из которых отражало бы только свою составляющую с перпендикулярным его плоскости волновым вектором. На первый взгляд описанная идея кажется заведомо неосуществимой на практике хотя бы потому, что число пространственных гармоник бесконечно велико и даже несчетно. Однако такая задача не является заведомо безнадежной. Поскольку все из этих гипотетических плоских зеркал соответствуют плоским фронтам пространственных гармоник, в результате их суммирования получится «кривое» зеркало, поверхность которого совпадает с волновым фронтом обращаемой волны. На практике такое зеркало можно пытаться изготовить из гибкой отражающей пленки, деформируемой при помощи каких-либо электромеханических преобразователей (электромагнитов, пьезокерамики и т.д.), управляемых компьютером (см. рис.):

Исходную для нахождения необходимой формы зеркала информацию о состоянии электромагнитного поля можно получать при помощи системы оптических датчиков. Наличие современных малоинерционных фотоприемников и электромеханических преобразователей, быстродействующих компьютеров и изящных численных алгоритмов быстрого преобразования Фурье позволяют надеяться, что подобный «численно-механический» метод ОВФ окажется достаточно быстродействующим.

Вместе с тем идея разложения обращаемой волны на плоские составляющие весьма близка к рассмотренным выше принципам голографии. Это дает основания надеяться на возможность изящного решения проблемы ОВФ голографическими методами.

Внимательное рассмотрение схемы восстановления изображения объекта с помощью тонкой голограммы (см. рис.) позволяет легко понять идею голографической обращения волнового фронта. При освещении голограммы считывающей волной, направленной по отношению к опорной в противоположную сторону, вследствие симметрии относительно плоскости голограммы действительное и мнимое изображения объектов должны поменяться местами. Это как раз и означает, что дифрагированная в порядок с m=-1 волна окажется обращенной по отношению к предметной (см. рис.).

Подробнее с обращением волнового фронта на тонкой голограмме можно познакомиться в приложении 4.

Что же касается возможности реального осуществления быстрого обращения волнового фронта, то на первый взгляд рассмотренный голографический метод кажется менее перспективным, чем численный. из-за наличия традиционно длительных процессов экспонирования и химической обработки фотопластинок. Однако истинное положение дел оказывается противоположным. Интенсивное развитие нелинейной оптики [7] привело к появлению новых подходов, позволяющих осуществить голографическое ОВФ за времена, существенно меньшие достижимых при использовании самых быстродействующих компьютеров.

Ответственный за содержание: С. С. Смирнова, s.s.smirnova@spbu.ru

Поиск